Устройство для формирования случайных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК З(51) а 06 Р 7/5 Я К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБРЕ(72) Л.В.Боброва, Н.В.Киселев, Л.С.филиппова и А.Г.Якубовская (71) Северо-Западный заочный политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 444176, кл. С 06 Г 7/58, 1973.2. Авторское свидетельство СССР М 723633, кл. 6 06 Р 7/58, 1978.3. Авторское свидетельство СССР 9 746643, кл. С 06 Р 7/58, 1977 (прототип) .(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЦХ СИГНАЛОВ, содержащее два генератора равномерно распределенных случайных сигналов, первый ключ, компаратор, блок масщтабирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с,целью повыщения быстродействия устройства, оно содержит группу ключей, сувматор, дискриминатор и второй ключ, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первогоключа и является тактовым входомустройства, выходы первого и второгогенераторов равномерно распределенных случайных сигналов соединены синФормационными входами соответственно первого и второго ключей, вы"ход первого ключа соединен с информационными входами компаратора исумматора, выход сумматора являетсявыходом устройства, выход второго,ключа соединен со входом дискримина"тора, группа выходов которого соединена с группой управляющих входовкомпаратора, группа, выходов которогосоединена с управляющими входамисоответствующих ключей группы, группа выходов блока масштабировайия соедин(.на с инФормационными входамисоответствукщих ключей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами группы инФормационныхвходов сумматора.Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено длямоделирования случайных чисел слюбым смешанным законом распределения.Известен датчик случайных чисел ИОднако этот датчик позволяет моде лировать случайные числа с одним заданным заковом распределения, приэтом используется метод нелинейного преобразования, т.е. Формирование числа происходит при совпадении линейно нарастающего напряжения со значением равномерно распределенного числа, что обуславливает невысокое быстродействие.Известен также датчик случайных чисел, который позволяет моделировать последовательность случайных чисел с двумерным несмешанным законом распределения 2Поскольку здесь также используется метод нелинейного преобразования, быстродействие устройства ограничено.Наиболее близким к данному изобретению является устройство для Формирования случайных чисел, содержащее блок управления, выход которого соединен со входом первого генератора равномерно распределенных случайных чисел, выход которого, соединен со входом компаратора, выходы которого соединены со входами блока задания весовых коэффициентов соответственно, первый и второй блоки масштабирования, ключ, блок сравнения, функциональный преобразователь, второй генератор равномерно распределенных случайных чисел, вход которого соединен с выходом блока управления, выход которого соединен с выходом ключа и с первым входом первого блока регистрации, второй вход которого соединен с первым выходом ключа, с выходом второго генератора равномерно распределенных случайных чисел и с входом второго блока масштабирования, выход которого соединен со вторим входом ключа и с входом функционального преобразователя, группа входов которого соединена с выходами блока задания весовых коэффициентов соответственно, а выход функционального преобразователя соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом ключа, а второй входблока сравнения через первый блок масштабирования соединен со входом компаратора, выходы которого соединены со входами второго блока регистрации соответственно 3 .Данное устройство позволяет моделировать случайные числа со смешан-, ным законом распределения, однако при этом используется метод МонтеКарло, т.е. очередное формируемоечисло отбирается иэ несколькихисходных, что значительно снижаетбыстродействие устройства.5 Целью изобретения является повышение быстродействия.Для достижения поставленной целив устройство для формирования случайных сигналов, содержащее два 10 генератора равномерно распределенныхслучайных сигналов, первый ключ,.компаратор, блок масштабирования,введены группа ключей, сумматор,дискриминатор и второй ключ, управ ляющий вход которого объединен суправляющим входом первого ключаи является тактовым входом устройства, выходы первого и второго гене-.раторов равномерно распределенныхслучайных сигналов соединены с инФормационными входами соответственнопервого и второго ключей, выходпервого ключа соединен с информационными входами компаратора и сумматора, выход сумматора является выходом устройства, выход второго ключа соединен со входом дискриминатораУгруппа выходов которого соединена сгруппой управляющих входов компаратора, группа выходов которого соединена с управляющими входами соответствующих ключей группы, группа выходов блока масштабирования соединена с информационными входами соответствующих ключей группы, выходы кото рых соединеныссоответствующими входами группы информационных входовсумматора.На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого устройства.40 Устройство содержит генератор 1равномерно распределенных случайныхсигналов, ключ 2, генератор 3 равномерно распределенных случайных сигналов, ключ 4, дискриминатор 5,компаратор б, ключи 7, блок 8 масшта.бирования, сумматор 9.Принцип работы устройства основанна Формировании случайных чисел сплотностью вероятности 50 НЧк) фРк Е к(х)кчНЕ.Рк 155где Р - вероятность цринадлежностислучайного числа К-му классу;Ек(к) - плотность вероятности к-гокласса.60 Перец работой устройства по плотностям вероятности определяютоя ихФункции распределения Рк(х), аппроксимация которых выставляется наустановочных входах стоЛбцов матрицы 65 компаратора б. На порогах дискрими3 4 1080141 СоставительА.Карасов Редактор С.Тимохина Техред,И.Тенер . КорректорА.ЭимокосовЮее Заказ 1339/49 Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москдар Ж, Раушская наб., д.4/51 Филиал ППП Патент.фф, г, Ужгород, ул. Щмектная, 4 натора 5 выставлены значения вероятностей Р : на первом - Р, на второй - (Р +Р), наконец на К-ом(Р 1 +Р,+Л .+Р ). Первый и второй ключи 2 и 4 необходимы для обеспечения тактов работы устройства, . 5 первый генератор 1 служит для моделирования чисел М, второй генератор 3 - для задания вероятностей Р Блок масштабирования 8 предназначен для задания масштабов изменения 10 моделируемой случайной величины и представляет собой набор блоков постоянных напряжений, пропорциональ ных масштабам изменения случайной величины М 1 МВ. Сумматор 9 не-. обходим для обеспечения этого масштабирования.Устройство работает следующим образом.Синхронно включаются генераторы 1 и 3 и источник тактовых импульсов, 2 О Случайная величина /". от втооого генератора 3, попадая на вход дискри минатора 5, открывает один из его выходов в зависимости от амплитуды числа Г Например, если К=5 и Р,=0,1 У Р=0,5 У Р: 0,21 Р 4: 0,05 у Р = 0,15, то дискриминаторимеет пороги 0-0,1 у 0,1-0,бу О,б 0,8 у 0,8-0,85 0,85-1, Еслисф а 0,7,то открыт третий выход дискриминатора 5. Пусть. величина , от генератора 1 сравнится с установкой 5-йсхеию сравнения в компараторе б.Открывается ключ 7 у , и на вход сумматора 9 с выхода блока 8 поступаетвеличина М 5, а на выходе его будетвеличина М 5+ 1 подчиняющаяся плотности вероятности 1(х). Аналогичщжобразом функционирует устройство ив следующие такты работы. На выходеего формируются сигналы, подчиняющиеся заданному смешанному закону,распределения. Поскольку переборнескольких первичных случайных сигналов при формировании каждого случайного сигнала отсутствует, быстродействие предложенного устройствавыше, чем у известного. По сравнениюс базовым объектом предложенноепозволяет расширить класс решаеаихзадач,так как базовый объект моделирует только нормально распределенные случайные числа.